本發(fā)明涉及船舶廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及一種廢氣脫硫脫硝脫碳的處理方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，各國對(duì)于船舶排放的控制越來越嚴(yán)格，國際海事組織（imo）制定了一系列船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，要求各國船舶在公海和港口停泊時(shí)必須符合這些標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《國際防止船舶造成污染公約》（marpol公約）附則vi的規(guī)定，船舶的硫氧化物（sox）和氮氧化物（nox）排放量必須嚴(yán)格控制，以減少對(duì)環(huán)境和人體健康的危害。

2、船舶在運(yùn)行過程中，特別是燃燒重油和柴油時(shí)，會(huì)排放大量的sox和nox，這些污染物進(jìn)入大氣后，會(huì)通過化學(xué)反應(yīng)生成硫酸和硝酸，形成酸雨，酸雨不僅會(huì)對(duì)土壤和水體造成污染，還會(huì)腐蝕建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)和森林損害，此外，sox和nox還是pm2.5等細(xì)顆粒物的前體物，長(zhǎng)期暴露在這些污染物中，會(huì)增加呼吸道疾病、心血管疾病等健康風(fēng)險(xiǎn)。

3、與此同時(shí)，全球應(yīng)對(duì)氣候變化的壓力也促使船舶行業(yè)關(guān)注碳排放問題，二氧化碳（co2）作為主要的溫室氣體，其排放量與燃料燃燒過程密切相關(guān)，船舶行業(yè)是全球co2排放的重要來源之一，尤其是遠(yuǎn)洋航行和大型貨船的co2排放量顯著，co2的積累加劇了溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖，進(jìn)而引發(fā)一系列生態(tài)系統(tǒng)失衡和極端天氣現(xiàn)象。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，船舶廢氣脫硫脫硝脫碳主要依賴以下幾種方案：

5、1、燃料改良：使用低硫燃料或脫硫燃料替代高硫燃料，從源頭上減少sox排放，這種方法通過改變船舶使用的燃料類型，使燃燒過程中產(chǎn)生的硫氧化物大幅減少，低硫燃料是指硫含量低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的船用燃料油，這種燃料可以有效減少sox的排放，然而，低硫燃料的供應(yīng)量有限，而且價(jià)格較高，導(dǎo)致船舶運(yùn)營(yíng)成本增加；

6、2、濕法脫硫：采用濕法洗滌技術(shù)，通過洗滌塔噴淋堿性溶液與廢氣中的sox反應(yīng)生成硫酸鹽，從而去除sox，這種技術(shù)利用堿性溶液（如氫氧化鈉溶液或海水）與廢氣中的sox進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成無害的硫酸鹽或硫酸鈣，濕法脫硫的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)效率高，能夠有效去除廢氣中的sox，但其缺點(diǎn)是設(shè)備體積龐大，安裝和維護(hù)費(fèi)用高，且處理后的廢液需要進(jìn)一步處理以避免二次污染；

7、3、選擇性催化還原（scr）：通過在廢氣中加入還原劑（如氨氣或尿素），在催化劑的作用下將nox還原為氮?dú)夂退?，scr技術(shù)是一種高效的脫硝方法，能夠在較低的溫度下（300-400°c）實(shí)現(xiàn)nox的高效還原，催化劑的種類和性能對(duì)scr系統(tǒng)的效率起決定性作用，但催化劑容易受污染和失效，需要定期更換和維護(hù)，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本；

8、4、選擇性非催化還原（sncr）：將還原劑直接噴入高溫廢氣中，使nox還原為氮?dú)夂退瑹o需催化劑，sncr技術(shù)的操作溫度范圍較高（850-1100°c），無需使用昂貴的催化劑，設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于缺乏催化劑的輔助作用，其脫硝效率相對(duì)較低，通常只能達(dá)到30-50%的nox去除率，難以滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)；

9、5、碳捕集脫碳：船舶運(yùn)營(yíng)具有離岸、不斷移動(dòng)、變工況等特殊性，不同碳捕集方法的占用空間、能耗、技術(shù)成熟度、船舶改造量及投入成本等因素都會(huì)制約船舶碳捕集方式的選擇，目前碳捕集技術(shù)從技術(shù)路線上主要包括燃燒前捕集、富氧燃燒、燃燒后捕集、生物質(zhì)捕集和直接空氣捕集，燃燒前捕集、富氧燃燒及燃燒后捕集較為成熟，而生物質(zhì)能捕集和直接空氣捕集為概念較新的技術(shù)。

10、雖然現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了船舶廢氣的脫硫脫硝脫碳，但仍存在以下缺陷：

11、1、燃料改良成本高：低硫燃料的價(jià)格顯著高于高硫燃料，導(dǎo)致船舶運(yùn)營(yíng)成本大幅增加，燃料改良雖然在減少sox排放方面效果顯著，但對(duì)于航運(yùn)企業(yè)而言，燃料成本的上升會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)壓力，尤其是在燃料價(jià)格波動(dòng)較大的市場(chǎng)環(huán)境下，難以維持長(zhǎng)久的經(jīng)濟(jì)可行性；

12、2、濕法脫硫設(shè)備復(fù)雜：濕法洗滌塔的體積龐大，占用船舶有限的空間，且安裝和維護(hù)費(fèi)用高昂，設(shè)備的復(fù)雜性增加了運(yùn)行和維護(hù)的難度，需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作和維護(hù)，此外，洗滌過程產(chǎn)生的廢液需要進(jìn)行處理，以防止對(duì)海洋環(huán)境造成二次污染，這進(jìn)一步增加了運(yùn)營(yíng)成本和環(huán)保壓力；

13、3、scr系統(tǒng)維護(hù)難度大：scr系統(tǒng)依賴于催化劑的高效性能，但催化劑容易受污染和失效，需要定期更換和再生，催化劑的失效可能由于硫、鉛、釩等污染物的積累而加速，這不僅增加了維護(hù)的頻率和成本，還可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)，影響船舶的正常運(yùn)營(yíng)，催化劑的價(jià)格較高，且更換過程復(fù)雜，需要停船進(jìn)行操作，影響了船舶的運(yùn)營(yíng)效率；

14、4、sncr效率低：在無催化劑的情況下，sncr的脫硝效率較低，通常只能去除30-50%的nox，難以滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，雖然sncr系統(tǒng)的設(shè)備投資和運(yùn)行成本較低，但由于其效率不高，往往需要結(jié)合其他技術(shù)手段才能達(dá)到合規(guī)的排放要求，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和整體成本，此外，sncr的最佳操作溫度范圍較窄，需要精確控制溫度才能獲得最佳效果，增加了運(yùn)行管理的難度；

15、5、碳捕集改造量和投入成本大：燃燒前捕集技術(shù)產(chǎn)生的h2可作為船舶燃料，但需要開發(fā)船舶氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，解決船舶氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用、h2泄露及安全技術(shù)等問題，還要進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)改造并配備一些必備的反應(yīng)罐及系統(tǒng)，改造量及投入成本巨大，但在利用燃料制氫使用lng、h2混合燃料船舶上發(fā)展?jié)摿薮螅谎跞紵芗夹g(shù)及設(shè)備的限制大，其在船上應(yīng)用需要對(duì)船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)及材料進(jìn)行相關(guān)改造或升級(jí)，還需解決低成本的制氧技術(shù)及復(fù)雜的工藝設(shè)備問題，目前實(shí)施困難且應(yīng)用機(jī)會(huì)小，生物質(zhì)能捕集是從生物燃料的燃燒或轉(zhuǎn)化過程中捕集co2的一項(xiàng)負(fù)排放技術(shù)，但其還面臨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)的挑戰(zhàn)，還處于研發(fā)與示范階段，直接空氣捕集技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是不受排放源種類和地理位置的限制，消除了在住宅區(qū)域及附近部署ccus應(yīng)用涉及的基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)，但還存在著成本較高的制約。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種集成船舶廢氣脫硫脫硝脫碳的處理方法，能夠解決上述技術(shù)問題中的至少一種。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種集成船舶廢氣脫硫脫硝脫碳的處理方法，包括以下步驟：

3、a)低nox燃燒：采用空氣/燃料分級(jí)低nox燃燒器，通過精確控制空氣和燃料的送入比例和位置，在一次火焰區(qū)的下游形成一個(gè)低氧還原區(qū)，燃料產(chǎn)物通過此區(qū)時(shí)，已經(jīng)生成的nox會(huì)部分的被還原為n2；

4、b)煙氣預(yù)處理：將低nox燃燒煙氣進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的大顆粒物質(zhì)和雜質(zhì)；

5、c)脫硫處理：將預(yù)處理后的煙氣引入脫硫反應(yīng)器，通過噴淋海水與煙氣中的sox反應(yīng)生成硫酸鹽；

6、d)脫碳處理：將脫硫處理的煙氣通過與醇胺溶液接觸，煙氣中的co2被溶解在溶液中，形成含有co2的醇胺溶液，然后，通過降低壓力或加熱的方式，將co2從醇胺溶液中脫吸收出來，得到純凈的co2氣體，通過加熱或蒸餾的方式，將醇胺溶液中的co2釋放出來，使溶液重新變?yōu)榧儍舻拇及罚詈?，將獲得的純凈co2氣體進(jìn)行壓縮，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；

7、e)吸附法凈化干燥尾氣：將脫碳處理的煙氣進(jìn)行處理，進(jìn)一步去除殘留的污染物。

8、作為優(yōu)選，所述所述b)煙氣預(yù)處理步驟中使用濾網(wǎng)或除塵器去除大顆粒物質(zhì)和雜質(zhì)，通過物理分離方式去除廢氣中的大顆粒物質(zhì)和重金屬雜質(zhì)。

9、作為優(yōu)選，所述c)脫硫處理中將新鮮海水經(jīng)過過濾器進(jìn)行過濾除雜，經(jīng)離心泵通入吸收塔。

10、作為優(yōu)選，所述c)脫硫處理中以flakt-hydro工藝?yán)煤Ｋ奶烊粔A度進(jìn)行脫硫，工藝過程主要包括煙氣系統(tǒng)、供排海水系統(tǒng)和海水恢復(fù)系統(tǒng)，煙氣經(jīng)除塵和冷卻后，經(jīng)煙道從塔底送入吸收塔，與由塔頂均勻噴灑的純海水逆向充分接觸混合，海水將煙氣中so2吸收生成亞硫酸根離子，凈化后的煙氣通過換熱器升溫后，經(jīng)煙道送入脫碳裝置，海水恢復(fù)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)是曝氣池，來自吸收塔的酸性海水與凝汽器排出的堿性海水在曝氣池中充分混合，同時(shí)通過曝氣系統(tǒng)向池中鼓入適量的壓縮空氣，使海水中的亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無害的硫酸鹽，同時(shí)釋放出co2，使海水的ph升到6.5以上，達(dá)標(biāo)后排入大海。

11、作為優(yōu)選，所述a)低nox燃燒步驟中首先形成一次火焰區(qū)，接近理論空氣量燃燒可以保證火焰穩(wěn)定性；還原劑在一次火焰下游一定距離混入，形成二次火焰，在此區(qū)域內(nèi)，已經(jīng)生成的nox被還原劑還原為n2；分級(jí)空氣在第三階段送入完成燃盡階段，所述還原劑為氨氣、尿素、ch、hcn中的一種或多種。

12、作為優(yōu)選，所述e)吸附法凈化干燥尾氣步驟中采用活性炭吸附或沸石去除殘留污染物，進(jìn)行干燥得到最終凈化氣體。

13、作為優(yōu)選，所述沸石采用5a和13x型沸石。

14、作為優(yōu)選，還包括監(jiān)測(cè)與控制步驟，在整個(gè)過程中，使用在線監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廢氣成分，并通過控制系統(tǒng)調(diào)整各環(huán)節(jié)的處理參數(shù)，以確保脫硫脫硝脫碳效果。

15、作為優(yōu)選，所述在線監(jiān)測(cè)設(shè)備包括氣體分析儀、顆粒物監(jiān)測(cè)儀和流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廢氣中的sox、nox、顆粒物和其他污染物濃度；控制系統(tǒng)通過收集和分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)噴淋裝置噴淋量、還原劑添加量和反應(yīng)器內(nèi)的溫度、壓力參數(shù)，確保脫硫脫硝反應(yīng)的高效進(jìn)行，并根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)警和故障處理。

16、本發(fā)明的有益效果：1、高效去除污染物：本方法中的低nox燃燒技術(shù)通過創(chuàng)新的分級(jí)送風(fēng)和燃料噴射方法，在爐膛內(nèi)形成多個(gè)火焰區(qū)，有效降低nox的生成，特別設(shè)計(jì)的低氧還原區(qū)利用nh3、ch、hcn等還原劑，高效地將生成的nox還原為n2，同時(shí)保持了燃燒的穩(wěn)定性和高燃盡率，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)不僅顯著提高脫硝效率，并可降低環(huán)境污染；

17、經(jīng)濟(jì)成本低：本方法的操作流程簡(jiǎn)單，所需設(shè)備相對(duì)較少，運(yùn)行成本低，海水脫硫由于無脫硫劑成本、工藝設(shè)備較簡(jiǎn)單、及無后續(xù)的脫硫產(chǎn)物處理處置，其投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，降低了船舶運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，其次，醇胺溶液的循環(huán)使用降低了長(zhǎng)期運(yùn)行成本，同時(shí)，捕集的co2可作為碳資源回收利用；

18、環(huán)境友好：本方法中的海水脫硫技術(shù)創(chuàng)新性地采用純海水作為吸收劑，利用海水的天然堿性，減少了脫硫劑的使用，環(huán)境友好，利用海水中的可溶性鹽即實(shí)現(xiàn)sox的吸收與轉(zhuǎn)化，生成的亞硫酸根離子進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，整個(gè)過程環(huán)境友好，在廢氣處理過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具有良好的環(huán)境效益；

19、操作簡(jiǎn)便：本方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)和操作，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了處理過程的智能化管理，減少了人工干預(yù)，降低了操作復(fù)雜性和出錯(cuò)率，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率。

20、本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。